Loop Magnetico autocostruito da Massimiliano IT9AJI

Il prodotto che sto per presentare nasce da una mia curiosità nel particolare funzionamento di questa antenna, mi sono sempre chiesto, in che modo un oggetto così relativamente piccolo fosse tanto funzionale (e costoso),infatti questa antenna riesce a dare altissime prestazioni in svariate bande di esercizio.

Per iniziare vorrei spiegare brevemente cosa è, e come funziona un’antenna Loop.

L'antenna Loop Magnetica è considerata come una spinta elettrica con il guadagno di un dipolo a mezzonda, di fatto è un circuito risonante di tipo L-C, la combinazione ed il variare dei due fattori di risonanza, riesce a far cambiare di sintonia, quindi frequenza di risonanza.

Teoricamente questo "giochetto", dovrebbe funzionare per tutte le frequenze (bande), ma in pratica, e soprattutto in fase costruttiva si vedrà che ci sono dei limiti.

Ho accennato un’analogia del LOOP ad un dipolo, infatti esso può essere paragonato ad un dipolo ripiegato in cerchio, con un fattore di merito altissimo, e di dimensioni ridotte, la particolarità è che come un dipolo, ai suoi capi si forma un altissima tensione elettromagnetica, che a differenza di quest'ultimo, l'energia che viene irradiata nello spazio circostante, non avviene in modo diretto, creando un limite nella frequenze di utilizzo, ma viene combinato con l'ausilio del condensatore in modo da potere spostare di volta in volta il centro banda (sintonizzazione), cosi da potere utilizzare l'antenna in tante bande di frequenza con il massimo rendimento possibile. Un’altra particolarità molto rilevante, è che presenta una pulizia di segnale in ricezione impressionante, quasi priva di disturbi elettromagnetici o elettrostatici, e presenta una ristrettezza di banda molto piccola ove si concentra tutta la sua energia, ma tale ristrettezza di banda fa si che ogni qualvolta dobbiamo cambiare frequenza o banda di trasmissione dobbiamo correggere la sintonia, variando quei fattori sopracitati, quindi la "L" o la "C".

In commercio si trovano vari modelli di questo tipo d'antenna, e la cosa che più ci frena ad acquistare un oggetto simile è il prezzo, quest'ultimo sale a causa della sua struttura, infatti si possono trovare Loop con un condensatore variabile (di tipo sottovuoto), e con una cerchio variabile, che in effetti varia sia il Loop, che il condensatore. La realtà costruttiva di tale antenna è un po’ più complessa di un semplice dipolo, perché si deve tenere conto delle dimensioni di realizzazione (maggiore è la grandezza, maggiore è il rendimento), e della struttura che deve essere di tipo autoportante o similare, a causa del suo peso e del baricentro che viene spostato verso l'alto, con l'inserimento di parti meccaniche o mobili, come il condensatore variabile (sottovuoto o in aria), o il motoriduttore che serve a far muovere il condensatore, in alcuni casi possiamo trovare un pistone a vite senza fine, per muovere l'intero Loop (stringere o allargare), per effettuare la sintonia.

Passando alla mia costruzione ho preso spunto un po’ in giro navigando nel Web, osservando i vari tipi di Loop, e mi ha incuriosito il modello formato da un contro-loop più piccolo posto all'interno del Loop normale, ed ho scelto quest'ultimo come progetto di costruzione, volevo realizzare un tipo di Loop per le HF di dimensione molto ridotte, e con l'ausilio di un motoriduttore per l'accordo del condensatore; a seguire mi sono procurato del tubo di rame da 22mm di diametro per refrigerazione e del tubo da 6mm sempre per refrigerazione, con i due tubi ho formato due cerchi rispettivamente uno da 80 cm circa (tubo 22mm), e l'altro 16 cm circa (tubo 6 mm), risulta osservare che il contro-loop viene ad essere sempre un quinto più piccolo del Loop di sintonia.

Le misure non sono strettamente rigorose, perché alla fine di tutto c'è il condensatore che variando la capacità varia anche la sintonia, quindi non ci richiede una grossa precisione, al contrario la precisione è richiesta nelle struttura di accoppiamento condensatore-matoriduttore e Loop-ControLoop, ove quest'ultima distanza è importante per un buon trasferimento dell'energia all'antenna.

Seguendo la formula della pulsazione di risonanza:

e sapendo che:

ω = 2πf la frequenza di risonanza risulta essere:

f=1/(2π√(LC)) quindi risolvendo in numeri:

F0=1/6.28 √ LC (dove F0 è la frequenza di risonanza, trovata di volta in volta al variare del circuito L-C) ed avendo già come risultato noto il valore di induttanza del Loop grande (precedentemente misurato con un induttanzimetro), che risultava essere di circa 1.78 µH, mi sono potuto ricavare il valore di capacità da me disponibile per l'esperimento. Tale valore, oscilla tra 10 e 270 pF (che avevo in magazzino, e fortunatamente anche demoltiplicato, in modo da ridurre l'errore durante la ricerca della sintonia), con il risultato della formula di risonanza mi sono calcolato il limite superiore ed inferiore di frequenze dove si ottiene un ROS accettabile.

Lavorando con molta attenzione sul condensatore si riesce ad avere valori di ROS anche di 1:1 nelle bande dei 40 metri e 20 metri, mentre nelle altre si oscilla tra 1:3 e 1:7, infatti l'antenna copre le bande dei 12/40 metri.

L'antenna presenta una strettezza di banda di circa 10 KHz per ogni banda, infatti capite l'uso del condensatore demoltiplicato, e ad ulteriore aiuto ho piazzato un motoriduttore accoppiato con un asse lungo che muove il condensatore, il motoriduttore e a 48V, ma io lo alimento a 13.8V così da ridurre ulteriormente i giri al minuto, la particolarità dell'antenna è che il motoriduttore sta alla base della struttura, in modo da equilibrare la struttura, e mi permette di variare la sintonia senza toccare l'antenna, ma semplicemente, azionando in un verso o nell'altro il motoriduttore tramite due pulsanti, l'unica pecca, è che la taratura, richiede pazienza e piccoli movimenti, e se si possiede un analizzatore d'antenna, che non dispiace.

Il tutto come si vede in figura è fissato all'interno a delle scatole stagne per elettricisti di tipo 10x15 con e senza fori, in base al passaggio del tubo centrale, di tipo ELIOS per cavi elettrici del diametro di 32 mm, poi la parte inferiore rinforzata con delle staffe metalliche, e le scatole giuntate con dei raccordi Tubo-Scatola sempre da 32 mm, anche la parte superiore viene giuntata da questo raccordo.

Gli agganci presenti dietro servono ad agganciarsi ad un tubo qualsiasi in modo da mantenersi fermo, o all'occorrenza si può mettere l'antenna in un rotore, in modo da renderla motorizzata, e accordata in maniera indipendente e anche lontano dalla stazione.

Particolare attenzione va posta nella scelta del condensatore, a causa della sua struttura di costruzione. Avevo accennato l'utilizzo di una capacità sottovuoto, grazie alla sua facoltà di resistere alle alte tensioni che si formano ai capi del Loop, tensioni che si aggirano nell'ordine di diversi kilovolt (in base alla potenza utilizzata).

Si possono fare varie scelte:

• comprare un condensatore sottovuoto che non costa poco), in modo da montarlo e dare decine di watt in più;

• autocostruire un condensatore in aria, che abbia una grossa capacità, ed uno spazio relativamente largo che separa le alette, in modo da non far scattare le scintille, che potrebbero distruggere quest'ultime, infatti si stima che la tensione elettrica riesca ad attraversare l'aria (quindi da un conduttore ad un altro con in mezzo l'aria),con uno scarto di 1

mm ogni 1000 volt, ma ritornando alle sue dimensioni sarebbero molto grandi e pesanti nella struttura, posizionando la capacità nella parte superiore del Loop, dato il suo peso sbilanceremo il Loop stesso;

• scegliere un condensatore che abbia la giusta capacità e che abbia un minimo di spazio tra le alette, come ho fatto io, perché mi serviva solo come studio di un esperimento, ma posso dire che ho dato spinta fino a 15 watt, e grazie alle sue altre qualità mi ha dato soddisfazione.

73 de IT9AJI Massimiliano Leggio